瀝青路面車轍病害的危害分析及預(yù)防對策

摘 要：車轍是我國高速公路瀝青路面早期破壞的最重要形式。本文分析了瀝青路面車轍的危害，分析了瀝青路面車轍的影響因素，給出了預(yù)防瀝青路面車轍病害的技術(shù)措施以及瀝青路面車轍病害的處治。

關(guān)鍵詞：瀝青路面；車轍；病害

隨著我國交通事業(yè)的不斷發(fā)展，高速公路交通數(shù)量不斷增長，車輛軸載不斷增加，車輛渠道化行駛等影響，瀝青混凝土路面在使用的初期就出現(xiàn)了較多的破壞現(xiàn)象，例如車轍、裂縫、沉陷等病害，其中以車轍類病害最為常見，車轍已成為瀝青路面早期病害的最主要表現(xiàn)。瀝青是典型的粘彈性材料，在高溫和荷載長期作用下，會產(chǎn)生粘性流動，例如路面出現(xiàn)的擁包、推擠、車轍等病害。瀝青路面車轍是一種永久性變形，嚴(yán)重威脅道路交通的安全。

一、瀝青路面車轍的危害

瀝青路面車轍是指路面行車輪跡處產(chǎn)生縱向帶狀凹槽式的豎向累積變形，現(xiàn)已成為高速公路瀝青路面主要病害之一。瀝青路面車轍是一種永久性變形，嚴(yán)重威脅道路交通的安全。車轍的產(chǎn)生，首先影響路面的平整性，從而影響行車舒適性，隨著車轍程度的加深，輪跡帶處瀝青層減薄、面層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，從而可能引起裂縫、坑槽等病害；車轍嚴(yán)重路段，不利于車輛的變道控制，且雨天排水不暢，影響高速行車安全性。與開裂、水損壞相比，車轍的危害性最大，直接威脅交通安全。同時，車轍損壞的維修最為困難，因為車轍不僅發(fā)生在表面，也經(jīng)常危及中下面層。

二、瀝青路面車轍的影響因素分析

1.瀝青混合料的性質(zhì)

瀝青混合料是由瀝青、集料、空隙組成，對于抗車轍而言瀝青和集料有不同的作用。集料在抗車轍方面起著決定性的作用。礦物集料的表面紋理、形狀和級配可以影響混合料的孔隙結(jié)構(gòu)。即孔隙的大小、形狀與連貫狀況以及瀝青的用量和瀝青同集料的互相作用情況，可以對車轍的大小表現(xiàn)出不同的影響。瀝青用量的多少直接影響著混合料中礦粉的骨架、嵌擠作用，對瀝青混合料的抗車轍能力有著至關(guān)重要的作用。瀝青用量過大，游離瀝青較多，便削弱了礦粉之間對高溫穩(wěn)定性起決定性作用的嵌擠力，從而使混合料易于產(chǎn)生流動變形而形成車轍。瀝青用量過低，混合料堅硬松散難以壓實，也影響瀝青路面的抗車轍能力。

2.交通荷載

交通量的大小、車輛荷載、行駛車速及交通渠化對路面車轍都會產(chǎn)生一定的影響。尤其是重載及超載交通的影響，是引發(fā)路面嚴(yán)重車轍的重要原因之一。行駛車速對路面車轍的影響主要表現(xiàn)為荷載的持續(xù)作用時間，車輛行駛速度越慢，荷載對路面的作用時間就越長，從而對路面變形的影響就越大。高輪載和高胎壓更容易引起路表車轍，然而相同的荷載不同的輪載分布也可能導(dǎo)致不同的車轍，主要是由于瀝青層表面的應(yīng)力分布有很大區(qū)別。

3.環(huán)境因素

嚴(yán)重車轍多發(fā)生在高溫季節(jié)，溫度是直接影響瀝青路面車轍病害的重要原因之一。隨溫度的升高，瀝青路面的抗變形能力逐漸降低，受到外力時很容易產(chǎn)生永久剪切變形導(dǎo)致瀝青材料橫向流動而產(chǎn)生車轍。相關(guān)研究認(rèn)為，在40℃～60℃范圍內(nèi)，在相同荷載力作用下，瀝青混合料的溫度每上升5℃，其變形量就會增加兩倍。當(dāng)路面積水或路面結(jié)構(gòu)含水量增加時，瀝青和礦料之間的粘結(jié)力在潮濕條件下會被削弱或損壞，在行車荷載和水分的聯(lián)合作用下，這種損壞會明顯加劇，從而導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生較大的車轍。

4.施工質(zhì)量問題

路面施工質(zhì)量控制不佳，例如混合料碾壓不到位，壓實度控制不嚴(yán)，使得面層混合料強(qiáng)度不足，在外界荷載作用下產(chǎn)生永久變形。

三、預(yù)防瀝青路面車轍病害的技術(shù)措施

1.路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計

優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)層的組合，發(fā)揮各結(jié)構(gòu)層的功能，從而綜合改善瀝青路面的高溫穩(wěn)定性。一般在油面層下設(shè)置ATB柔性基層，既可節(jié)約瀝青用量，又可提高其動穩(wěn)定度，目前應(yīng)用較多。

2.優(yōu)化面層材料級配

采用骨架空隙結(jié)構(gòu)的混合料，在一定程度上可以提升高溫強(qiáng)度。綜合各種路用性能，集料的級配優(yōu)化范圍有限，且對高溫穩(wěn)定性改善幅度較小，一般可作為混合料質(zhì)量控制的手段。

3.應(yīng)用改性技術(shù)

通過瀝青的改性或混合料的改性，有效降低瀝青混合料的高溫變形，從而改善抗車轍性能。改性技術(shù)可以顯著改善抗車轍能力，國內(nèi)外普遍采用；特別是混合料外摻改性技術(shù)，效果更佳。

4.摻加抗車轍劑

使用抗車轍劑是行之有效的解決方法，在瀝青拌和過程中將抗車轍劑顆粒直接投入瀝青混合料攪拌缸中。這種方法屬于對瀝青混合料的改性，它與瀝青的改性不同。抗車轍劑的摻量不同能獲得抗車轍性能也會存在一定的差異。

5.應(yīng)用絕熱材料

在路表設(shè)置絕熱層，減弱熱量傳遞，降低油面層溫度，從而改善溫度穩(wěn)定性。路表絕熱材料的研究，仍處于探索階段，路用技術(shù)還不成熟，目前尚未有大面積應(yīng)用的報告。

6.提高設(shè)計及施工質(zhì)量

為提高瀝青混合料的抗車轍性能，建議在材料設(shè)計和選擇方面，采用骨架密實型瀝青混合料結(jié)構(gòu)，如SMA結(jié)構(gòu)；調(diào)整中、下面層設(shè)計級配范圍；適當(dāng)考慮超載車輛對路面的影響，在上、中面層選用改性瀝青；細(xì)集料采用機(jī)制砂。

四、瀝青路面車轍病害的處治

關(guān)于瀝青路面車轍病害處治的方式很多，最簡單的處理方法可為填補(bǔ)車槽或銑平隆起部分，也可采用罩面的方式，比較徹底的方式還包括開膛式重鋪，但這些方式在施工難度、經(jīng)濟(jì)性、適用性、使用效果等方面都存在顯著差異。瀝青路面車轍病害處治方案較多，不同處治方案在施工難度、經(jīng)濟(jì)性、適用性和使用效果方面都存在多較大的差異，只有對車轍產(chǎn)生原因進(jìn)行深入調(diào)查分析基礎(chǔ)上，結(jié)合道路斷面車道交通流分布特點，才能制定一個技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)方案。

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作者簡介：王維（1995-），男，湖北武漢人，土木工程專業(yè)，湖北工程學(xué)院本科在讀。